Пояснительная записка испр 1 часть 239. Термодинамический расчет цикла паротурбинной установки с отбором пара на теплофикацию. Тепловой и гидрогазодинамический расчет сетевого подогревателя
 Скачать 461.9 Kb.
|
|
ЧАСТЬ 2. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА 2.1. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ КОНДЕНСАТОРА ЗАДАНИЕ Влажный пар из турбины со степенью сухости  (берем из термодинамического расчета) поступает в горизонтально расположенный конденсатор, на трубках которого пар конденсируется при постоянном давлении . Трубки выполнены из латуни ( Внутренний диаметр трубок  , мм, внешний  , мм. Количество трубок в конденсаторе  . Расположение трубок в конденсаторе шахматное. Количество рядов трубок по вертикали  . Внутри трубок движется вода со скоростью  . Температура воды на входе в конденсатор  . Переохлаждение конденсата отсутствует. Коэффициент полезного действия теплообменного аппарата  Рассчитать поверхность теплообмена конденсатора. ПОРЯДОК ТЕПЛОВОГО РАСЧЕТА КОНДЕНСАТОРА
Принимаем:  ,  ,  .
 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 20 Откуда  Удельный тепловой поток  где  -безразмерный коэффициент; - предполагаемая высота трубок.Вычисляем безразмерный коэффициент  Вычисляемкоэффициент теплопередачи  где  - толщина трубки;  - коэффициенттеплопроводности материала трубки.Определяем температурный напор  где  - температура воды на границе между зонами,  , 3. Величину теплового потока  берем из термодинамического расчета.4. Для расчета среднеинтегрального температурного напора строим график изменения температуры теплоносителей по поверхности теплообменника. Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 21  Температура воды на выходе из конденсатора  находим из заданного значения  .Удельный тепловой поток  где  -безразмерный коэффициент;- предполагаемая высота трубок.Таблица 3 - Зависимость  .
5.Массовый расход воды  берется из термодинамического расчета действительного цикла. 6. Так как  , то коэффициент теплопередачи рассчитываем по приближенной формуле для плоской стенки.Вычисляемкоэффициент теплопередачи Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 22 где - толщина трубки; – коэффициент теплопроводности материала трубки.7. Для расчета коэффициента теплоотдачи (  ) от пара к внешней поверхности пучка труб воспользуемся формулой теплоотдачи при конденсации пара на горизонтальной трубе с учетом поправки на утолщение пленки конденсата на нижележащих трубах пучка. Скрытую теплоту парообразования ( ) берем из таблицы (Физического свойства водяного пара на линии насыщения) по температуре насыщения. Задаемся температурой стенки трубы. В качестве первого приближения  , где  - температура насыщения пара, а  .Определяем коэффициент теплоотдачи от пара к трубе:  8. Для нахождения коэффициента теплоотдачи (  ) от стенки трубы к протекающей в ней воде, определяем режим течения воды по величине безразмерного числа Рейнольдса, а затем рассчитываем безразмерное число Нуссельта, а из него находим .Определяем коэффициент теплоотдачи от трубы к воде:  где  - эквивалентный диаметр,М;  - коэффициент теплопроводности пара  ;  - критерий Нуссельта для пара.Вычисляем эквивалентный диаметр:  где U - смоченный периметр, м. Определяем смоченный периметр   Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 23 Определяем режим течения воды в трубах  где  - критерий Рейнольдса;  - коэффициент кинематической вязкости пара,  - скорость пара в трубках  ,  Т.к.  то режим течения жидкости турбулентный, значит, критерий Нуссельта определяем по формуле: где  - число Прандтля для пара.
Вычисляем коэффициент теплопередачи  где - толщина трубки; - коэффициент теплопроводности стали трубки.10. С целью проверки правильности выбора температуры стенки, вычисляем плотность теплового потока (  ) по формуле теплоотдачи и сравниваем с плотностью теплового потока ( ), рассчитанного через среднеинтегральный температурный напор и коэффициент теплопередачи. Если  , то значение температуры стенки выбрано правильно. 11. Зная тепловой поток, коэффициент теплопередачи и среднеинтегральный температурный напор, находим поверхность теплообмена. Поверхность теплообмена  12. Зная поверхность теплообмена, рассчитываем общую длину труб (  ).Вычисляем длину трубок  Выбираем ближайшую стандартную длину трубок L = 1 м 13. Разделив общую длину труб на общее количество труб, находим длину одной трубы.  Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 24 2.2. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ СЕТЕВОГО ПОДОГРЕВАТЕЛЯ ЗАДАНИЕ Перегретый пар с давлением  отбирается из турбины при температуре  и поступает в горизонтально расположенный кожухотрубный теплообменный аппарат (сетевой подогреватель), на трубках которого пар конденсируется при постоянном давлении. Трубки выполнены из латуни . Внутренний диаметр трубок , мм, внешний , мм. Количество трубок в теплообменнике  . Расположение трубок в теплообменном аппарате шахматное. Количество рядов трубок по вертикали  . Внутри трубок протекает вода со скоростью. Число ходов по воде . Температура сетевой воды на входе в подогреватель . Переохлаждение конденсата отсутствует. Коэффициент полезного действия теплообменного аппарата 0,98. Рассчитать поверхность теплообмена сетевого подогревателя. ПОРЯДОК ТЕПЛОВОГО РАСЧЕТА СЕТЕВОГО ПОДОГРЕВАТЕЛЯ 1. При расчете принимаем, что теплофизические величины воды (  ) в узком интервале температур линейно зависят от температуры. Их значения находятся по таблице (Приложение 3).Принимаем:  ,  ,  .
Откуда Удельный тепловой поток  Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 26 где -безразмерный коэффициент; - предполагаемая высота трубок.Вычисляем безразмерный коэффициент  Вычисляем коэффициент теплопередачи где - толщина трубки; - коэффициент теплопроводности материала трубки.Определяем температурный напор  где - температура воды на границе между зонами, , 3. Величину теплового потока  берем из термодинамического расчета.4. Для расчета среднеинтегрального температурного напора изображаем график изменения температуры теплоносителей по поверхности теплообменника. Температуру воды на выходе из сетевого подогревателя находим из уравнения теплового баланса. При его записи учитываем количество всех трубок в сетевом подогревателе и КПД теплообменного аппарата. Из термодинамических таблиц по давлению, которое задано, определяем температуру насыщенного пара и скрытую теплоту парообразования.Удельный тепловой поток  Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 27 где -безразмерный коэффициент;- предполагаемая высота трубок.Таблица 4 - Зависимость .
5.Массовый расход воды находим по заданной скорости.6. Так как , то коэффициент теплопередачи рассчитываем по приближенной формуле для плоской стенки.Вычисляемкоэффициент теплопередачи где - толщина трубки;  - коэффициенттеплопроводности материала трубки;7. Для расчета коэффициента теплоотдачи ( ) от пара к внешней поверхности пучка труб пользуемся формулой теплоотдачи при конденсации пара на горизонтальной трубе с учетом поправки на утолщение пленки конденсата на нижележащих трубах пучка. Учитываем теплоту перегрева пара. Величину теплоемкости пара берем из таблицы (Приложение 4).Температурой стенки трубы задаемся. В качестве первого приближения , где - температура насыщения пара, а .Определяем коэффициент теплоотдачи от пара к трубе:  Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 28 8. Для нахождения коэффициента теплоотдачи ( ) от стенки трубы к протекающей в ней воде, определяем режим течения воды по величине безразмерного числа Рейнольдса, а затем рассчитываем безразмерное число Нуссельта, а из него находим .Определяем коэффициент теплоотдачи от пара к трубе:  где - эквивалентный диаметр, м; - коэффициент теплопроводности пара; - критерий Нуссельта для пара.Вычисляем эквивалентный диаметр: где U - смоченный периметр, м. Определяем смоченный периметр   Определяем режим течения воды в трубах где - критерий Рейнольдса; - коэффициент кинематической вязкости пара, - скорость пара в трубках ,  Т.к. то режим течения жидкости турбулентный, значит, критерий Нуссельта определяем по формуле: где  - число Прандтля для пара.
Вычисляем коэффициент теплопередачи  где - толщина трубки; - коэффициенттеплопроводности материала трубки.10. С целью проверки правильности выбора температуры стенки вычисляем плотность теплового потока ( ) по формуле теплоотдачи и сравниваем с плотностью теплового потока (), рассчитанного через среднеинтегральный температурный напор и коэффициент теплопередачи. Если , то значение температуры стенки выбрано правильно.11.Зная тепловой поток, коэффициент теплопередачи и среднеинтегральный температурный напор, находимповерхность теплообмена. Поверхность теплообмена  12. Зная поверхность теплообмена, рассчитываем общую длину труб ( ).Вычисляем длину трубок  Выбираем ближайшую стандартную длину трубок L = 5 м 13. Разделив общую длину труб на общее количество труб, находим длину одной трубы.  Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 30 |
, удельная изобарная теплоемкость воды 
.
